特色:
• 精度:±0.5%的读数,在流量≥50%的满量程时
• 流体:所有惰性气体和无凝结水的洁净气体,可燃性气体和腐蚀性气体
• 流量范围:0-60,000 英尺每分钟 (305 标米每秒)
• 量程比:100:1
• 内置整流装置使上游直管段要求最小化
• 多参数输出: 质量流量、温度和压力
• QuadraTherm™四传感器设计
• DrySense™ 零漂移传感器,终生保修
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• qTherm™实时的、学习型“大脑”管理所有输入变量
• Dial-A-Pipe™ :自定义管径、管道材质技术
• Dial-A-Gas™ :多气体切换技术
• qTherm 气体数据:18种气体和混合气体(数据库还在不断更新中)
• ValidCal™ 诊断:现场确认自检定功能
• 智能软件:在计算机软件上运行
• FF 总线, Profibus DP,Modbus,HART
• CE(FM,CSA,ATEX和IECEx认证)
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从40 年前John G . Olin 博士成立斯亚乐公司的那天起,他就梦想开发出应用在工业领域里的世界上高精度的热式质量流量计。
80 年代初期,“金属封装传感器”的开发成功是斯亚乐的一个飞跃,但这仅仅是Olin 博士探索“热式质量流量测量”道路上的一个开始,随后斯亚乐又有许多的创新技术,直到1999 年成功地开发出测量气体质量流速的零漂移“DrySense™”传感器,斯亚乐的工程师们才意识到他们已经非常接近Olin 博士的梦想了。
实现梦想
热式技术理论就是利用在密闭系统里热传导和能量守恒的物理现象来测量质量流量。这就意味着对于热式质量流量计,如果要想得到非常高的流量精度,就必须解决传感器每一个点上的热力学第一定律 —— 热平衡问题(热量输入 = 热量输出)。
可以想象,在热式流量仪表里要比较好地解决热力学第一定律问题并不容易,用Olin 博士自己的话说:“只有坚持不懈的努力,才能收获成功”。他带领斯亚乐的工程师团队,年复一年、不断地做着各种测试,光设计手稿堆在一起就厚达一米五,在每一页手稿上都画满了方程式和设计图, 终于用两项技术的诞生——QuadraTherm™ 和qTherm™,再加上之前的DrySense™技术,一起揭开了高精度热式流量计的神秘面纱。
QuadraTherm传感器
传统的热式仪表里有两个传感元件:温度传感器和速度传感器,各自封装在两根独立的探针内。QuadraTherm(“Quad”是“四”的意思)内含四个传感器——三个精密铂金温度传感器和一个专利的质量流速“DrySense™”传感器。
QuadraTherm 技术通过独特的软硬件配合,测得速度探头上消耗的总热量,再减去总热量里不需要的热散失部分,例如影响大的探杆导热造成的热散失,最后剩下的就是与气体质量流量成正比的气体所带走的热量,从而使640i & 780i 的性能得到了提高。
qTherm 仪表的大脑
qTherm 是一个综合性的热传导数学模型平台,结合了斯亚乐几十年来对气体质量流量测量的经验,通过实时获得QuadraTherm 传感器上所测得气流带走的热量、气体温度值、气体压力值,以及管道内外温差而额外传导的热量,再结合当今高速微处理器技术,实时计算出气体的质量流量。qTherm 使得最精确、最稳定的热式质量流量测量成为了可能。此外它还内置气体种类数据库,并在不断升级气体种类;还可以自定义气体组分配比;自定义管径大小;可选择管道内壁的粗糙标准;现场确认自检定;各种总线通讯等等,它无愧为仪表的“大脑”。
QuadraTherm 做到了!
Olin 博士和他的工程师团队所面临的挑战是研发出能够将真正需要的热损失分离出来的传感器。传统的热式质量流量计加热的速度传感器封装于不锈钢管探针端部,并在传感器和不锈钢管内壁之间灌注混合物。该混合物必须电绝缘的同时又确保较小的热阻,一般为环氧树脂、陶制水泥、耐热膏脂或者氧化铝粉、氧化镁粉等。这些采用如上填料的“湿”传感器存在一些缺陷。比如它的表面热阻会随使用时间的加长不断增加,使得输出曲线呈下降趋势,导致传感器灵敏度降低,最终影响了测量精度。“湿”传感器的填充物由于与速度传感器的热膨胀系数不同,随着使用时间的加长会产生老化、龟裂等现象,最终会导致传感器的测量精度超差,且难以维持长期精度。
QuadraTherm 是建立在斯亚乐专利的零漂移“DrySense™”速度传感器技术的基础上,具备长期的稳定性。正如“DrySense”的名字一样,斯亚乐的速度传感器是一种真正的“干”的传感器。它独特的封装工艺使得速度传感器与不锈钢内壁之间无间隙填充,且不使用有机物作为填料,而是铂铱无机物。斯亚乐仪表的灵敏度、重复性都达到了优化,在任何时候速度传感器内填料都不会有裂缝产生,也不会有因龟裂而出现漂移的问题,最终提升了测量精度,极好地维持了长期精度。
另外,斯亚乐的工程师们改造了640i & 780i 探头的物理设计,减少了传统热式流量计探头存在的下行气流和其它干扰对测量精度的影响。正如Olin 博士所说:“我们试着为速度传感器营造一种不受周边任何其它因素干扰的流场,只让传感器做它该做的事情——测量气体的质量流量。”风洞测试和CFD 仿真测试均证明了我们的传感器做到了这一点。
QuadraTherm 四传感器设计,斯亚乐的突破是在原有的温度和速度传感器(T3 和T1)基础上,在原传感器探针内部新增两个温度传感器(T2 和T4 如上图所示)。新增的两个温度传感器可以实时检测因管内外温差而出现的“探杆导热”而引起的热变化值。为了更好地理解此功能,请看如下案例。
我们假设流体的温度高于环境温度。在此条件下,速度探头的热量会通过探针传导到不锈钢探杆上,不锈钢探杆处于管道内外界面之间,因流体温度与环境温度有差值,存在自然的热传导。在管径较小时(DN100 以下)速度传感器上相当一部分热量将通过探杆流失到外部环境,造成测量误差。如果使用的是一个传统的热式质量流量计,随着温差的加大,通过探杆流失的热量会越多,测量误差也就越大。QuadraTherm 通过在速度传感器探针根部内置一高精度温度传感器,实时检测通过探针根部所导走的热量,送入qTherm 进行修正,从而得到准确的气体质量流量。
qTherm 学习型大脑
QuadraTherm 的四传感器技术给qTherm 实时的、学习型算法集提供了重要数据, qTherm 可精确地管理气体、管
径、温度、压力以及外部温度的变化。
qTherm 在几分之一秒内对每个质量流量数据点用热力学第一定律处理。它实时计算出探杆导热以及其它所有不需要的热损失,将这些热损失剔除后,把余下的真正与气体质量流量成正比的速度探针上减少的热量进行计算,最后得到准确的气体质量流量。
Dial-A-Pipe 功能可在现场将同一个仪表安装在不同的管径和不同材质的管道上。
Dial-A-Gas 功能使得同一个仪表可以在同样高的精度下测量不同的气体。
qTherm 不断扩展的气体表
qTherm 内存储了斯亚乐专有的气体数据包。它相当于一些特定气体的DNA,存储了所有需要的参数,并通过每种气体或混合气的热传导特性,以及温度和压力来快速计算气体的质量流量。
目前,该气体表已经收录了18 种气体和混合气体的数据,而且在持续不断地增加中。此外斯亚乐的流量标定实验室数十年来搜集整理了大量的经验数据,可以将qTherm 调到较好的性能和精度。在不久的将来,斯亚乐的用户可以通过网络直接下载到您的QuadraTherm 仪表内。 |